弧形可變桁架在曲面建筑模板工程施工中的應用
弧形可變桁架是指由扁鋼制弦材、圓鋼制格條、螺栓及墊板構成的活動節點以及其他連接件通過焊接、拼裝而成的弧度可變的工具式桁架。它主要用于弧形結構的支撐。我國首先應用于寶鋼一號高爐基礎圓臺混凝土工程的鋼模板支撐,收到了很好的效果。傳統的曲面建筑物模板支撐方法,是采用術制拱圈或將型鋼加工成弧形來支撐模板,而對于圓形、曲線形混凝土結構(如取水井工程等),需搭設滿堂腳手架,因而施工面狹窄,不利施工。采用弧形可變椅架支模,能克服上述缺陷,它具有以下優點:
無論曲面外彎或內彎,由不同的曲率半徑組成或外彎、內彎、曲率半徑任意變化三者的組合,只要其滿足彎曲.半徑不小于3m,可變桁架都能拼合,得到圓滑的曲面。
操作時只需按曲面輪廓將可變桁架拼裝、對齊、緊固螺栓即可,操作簡便、迅速,省工省時,勞動強度低,生產效率高。
安裝制作容易,加工方便,并能多次回收,重復周轉使用。節省空間,可擴大施工作業面,解決了因滿堂腳手架帶來的場地狹小問題。
第1章 弧形可變街架的用途
弧形可變桁架主要用于曲面形建筑結構的支撐,如井壁、沉井、混凝土筒倉等圓形建筑物的模板支撐及圓形基礎、基礎承臺拱等的模板支撐;明溝、暗渠的曲線部位支撐;上下水道的沉淀池支撐;曲面擋土墻、擋土坡的支撐結構;小型拱壩支撐;曲線形欄桿和鋼罐、鋼貯存器等的加固。
第2章 弧形可變桁架的組成及力學性能
可變桁架的主要構件有:桁架、連接板、夾板、系緊桿、拉結件、模鐵、系緊扣件、方墊板、花籃螺栓等。衍架用扁鋼和圓鋼筋焊接而成,內弦與腹桿焊接固定,外弦可以伸縮,曲面弧度可自由調節(圖2-10-l)。可變桁架的允許彎矩為8kN?m,允許剪力為11kN,EI=3.1X103kN?m2,R≥ 3m。
第3章 可變桁架的內力計算
由于可變桁架是承受均布荷載的受彎桁架結構,施工時每隔一定距離布置豎向鋼楞,緊貼在內弦桿上,并用對拉螺栓(或其他方式固定)拉緊,故桁架既受彎,又受剪。
第1節 內弦桿剪切計算
q=F?a               (2-l0-1)
P=q?b= F?a?b         (2-10-2)
τmax=P/A          (2-l0-3)
式中F為混凝土側壓力(N/mm2),q為可變桁架承受的均布荷載(N/mm);P為對拉螺栓承受的集中荷載(N);a為可變桁架間距(mm);b為豎向鋼楞間距(mm);」A為雙根內弦桿截面積(mm2)。
A=4×25×2=200m2,[τ]=110Mpa
代人(2-10-3)式得F?a?b≤[τ]?A=ll0×220=2.2×104;
則         F?a?b≤2.2×104       (2-10-4)
式(2-10-4)為混凝土對模板的側壓力與椅架間距、豎向鋼楞三者之間的關系。滿足!
(240-4)式,則可變椅架受剪即滿足要求。反之,只要確定了混凝土的澆灌速度、可變桁架間距(為便于安裝一般取750mm),即可算出豎向鋼楞的最大間距,以此就可安全可靠地|布置可變析架。
【例】:設混凝土的澆筑速度ν=3m/h,每次澆灌高度為3m,混凝土人模溫度7=20℃,
外加劑影響修正系數β1=1,塌落度影響修正系數β2=l,根據《混凝土結構工程施工及驗收規范》(GB50204-92)推薦的混凝土側壓力公式得:t。=5.7l,F=52.2kN/m2；
取a=750mm,則b=562mm。
故豎向鋼楞間距b≤562mm,為滿足可變桁架三角孔眼位置和模板安裝要求可取占=500mm。如果混凝土澆灌速度低,模板側壓壓力小,或者可變桁架間距小,由公式(2-l0-4)算出的豎向鋼楞間距大于3m時,還需驗算可變桁架的受彎強度。
第2節 可變桁架的受彎強度驗算
取可變桁架單位長度(lm)為計算單元。為簡便計算,假定在單位長度內可變桁架為直線型,其計算簡圖見圖2-l0-2。
桁架承受均布荷載q=F?a ,節點荷載P=250q=250F?a。為簡化計算,將可變椅桁架內力計算結果參數列于表2-I0-1。
桁架桿件內力計算參數表       表2-10-1
桿件編號 桿件規格 截面面積（mm2） 內力系數 桿件長度（mm） 慣性矩
（×10-4） 回轉半徑
（mm）
內弦BC 25×4 200 -1.77P 250 4.93 15.7
外弦GH 25×4 200 +2.025P 250 4.93 15.7
腹桿AF φ18 254 +1.68P 277 0.52 4.5
腹桿FB φ18 254 -1.68P 277 0.52 4.5

如:F=0.05N/mm2,a=750mm,b=1000mm；
壓桿BC:N=l6.6kN;λ=15.92,查表得γ=l5.7φ=0.988
則σ=84MPa(小于220MPa)。
外弦桿拉桿、腹筋(包括拉桿、壓桿)計算略。經內力驗算無誤后,方可進行可變桁架的安裝。
第4章 可變桁架的安裝
圓形構筑物支模時,鋼模板必須立正放,此時可變桁架起里楞的作用。使用可變桁架時,首先將可變桁架按設計要求弧度拼裝成形,擰緊每一個螺栓,并保證每一圈在同一平面內。
可變椅架的安裝順序和操作要點如下:
l.拼裝可變桁架時,先在平整的場地上按設計尺寸要求的弧度放線,再將可變桁架依弧線定型,擰緊桁架上每個螺栓,并確保每一圈可變桁架在同一個平面內。
2.支撐弧形模板的基底如為墊層混凝土或上一次混凝土澆灌層頂面,要找平或用高標號水泥砂漿按弧形抹一個5cm左右的小臺階用以支平模板。
3.可變桁架安裝時,先將支撐件掛于鋼模板上,然后將可變桁架放置于支撐件上就位,再掛拉結件,用楔鐵插入拉結件與街架內弦帶間楔緊,緊固鋼模板與可變桁架的連接。每榀可變桁架不得少于3個支承件和2個拉結件,支撐件最大間距不宜超過l..5m,拉結件最大間距不宜超過1.8m。緊固拉結件時應注意楔鐵的方向,使直角邊向模板的一側。
4.可變桁架接長時,相鄰兩榀桁架的連接方法是:先擰緊接頭前面的螺栓,再用花籃螺栓拉緊兩榀可變桁架,使鋼帶就位。用螺栓將固定卡子與鋼帶壓緊,最后取下花籃螺栓,;再進行下一榀桁架的連接。但必須注意連接處不得少于5個螺栓,固定卡子一反一正交替|夾住鋼帶。
5.可變桁架合圈時,合圈處上面疊放一榀桁架,用專用的連接板或連接墊連接,前后弦鋼帶均用螺栓聯接牢固。
6.上下相鄰的可變桁架接頭位置須錯開,并使上下各桁架的三角孔眼對齊,以保證豎|向鋼楞的穿入與固定。